基本介紹
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鈦
含一定量的氧、氮、碳、矽、鐵及其他元素雜質的α相鈦。鈦含量不低於98%、含有少量氧、氮、氫、碳、矽和鐵等雜質的緻密金屬鈦。氧、氮、碳、氫和矽屬於間隙雜質元素，鐵屬於替代式β穩定元素。氧、氮、碳都能提高鈦的室溫抗拉強度，同時也會降低鈦的塑性，因此鈦中氧、氮、碳的含量都有比較嚴格的限制，特別是氧含量。氫在鈦中的溶解度很小，氫與鈦的反應是可逆的。氫對鈦性能的主要影響表現為“氫脆”，當鈦中氫含量達到一定量後，將會大大提高鈦對缺口的敏感性，從而急劇地降低缺口試樣的衝擊韌性等性能。通常規定鈦中氫含量不得超過0.015%。鈦是現代宇宙航空科學，海洋科學和核能發電等尖端科學工業所不可缺少的材料。鈦比一般金屬輕48%，且韌性強，耐酸鹼性、抗腐蝕、穩定性高，高強度，良好彈性等優點，符合人體工程系，鈦對人體無毒，無任何輻射。
牌號
工業純鈦的典型牌號有：美國ASTM的Gr-1、Gr-2、Gr-3、Gr-4；日本JIS的classl、2、3；英國IMI的115、125、130、155、160；德國DIN的3.7025、3.7035、3.7055、3.7065。中國工業純鈦的材料牌號有變形工業純鈦TA1、TA2、TA3；鑄造工業純鈦ZTAl、ZTA2、ZTA3。
加工
工業純鈦一般應經過兩次真空(其中至少一次是在真空自耗電極電弧爐中)熔煉，其鑄件通常是在真空殼式爐中進行生產。工業純鈦既可承受熱加工，也可承受冷加工。由於鈦加熱時容易吸收氧、氫和氮，使塑性降低並使性能變壞，所以在加熱時必須注意使爐內的氣氛保持中性或微弱氧化性氣氛，儘量避免採用還原性氣氛，更不允許使用氫氣加熱。可在通常的設備上進行鍛造、擠壓、軋制和拉伸等加工，其熱加工的溫度範圍為800～900℃。進行冷加工時，當冷加工率達到一定值(如30%～60%)時，應進行中間退火。
工業純鈦的切削性類似於奧氏體不鏽鋼，但由於鈦的化學活性高、導熱性差，對刀具表面有較高的粘結傾向，因此具體切削工藝與鋼應有所區別。採用鋒利的工gorlg刀具、大進給量、較低的切削速度和溶油性冷卻液，以及剛性強的工夾具，能順利地進行切削加工。工業純鈦適合於各種焊接，焊縫區有極好的流動性。焊接方法很多，工業上套用最廣泛的是氬氣保護電弧焊。
用途
由於工業純鈦具有較好的綜合性能和優異的耐蝕性能，使它成為許多工業部分不可缺少的結構材料。而作為生物植入材料，自60年代以來，已在臨床上得到廣泛套用。在所有的常用植入金屬材料中，鈦的生物相溶性好，而且由於其密度和彈性接近人骨，又無磁性，因而在不鏽鋼、鈷鉻鉬合金和鈦三大金屬植入物材料中，鈦是最有發展前途的一種生物工程材料。鈦的套用已解決了許多重大工程技術難題，促進了科技進步，帶來了明顯的經濟效益，而鈦的優異性能和巨大潛力，又展示了其套用的更廣闊的前景。
工業純鈦的工藝性能
鈦具有可塑性。高純鈦的延伸率可達50～60%，斷面收縮率可達70～80%。儘管高純鈦強度低，但純工業鈦中含有少量雜質和添加合金元素可顯著強化其機械性能，使其強度可與高強度相比擬。這就是說工業純鈦管中，只要含有少量間隙雜質及其它金屬雜質，就可使其既具有高強度，又有適當的塑性。工業純鈦管的比強度(強度與重量比)在金屬結構材料中是很高的，它的強度與鋼材相當，但其重量僅為鋼材的57%。另外，鈦管的耐熱性很強,在500℃的大氣中仍能保持良好的強度和穩定性。鈦管還具有良好的耐低溫性能，即使在-250℃的超低溫下,它仍具有較高的衝擊強度，可耐高壓抗震動。工業純鈦管的另一顯著特點是耐腐蝕性強，這是由於它對氧的親合力特別大,能在其表面上生成一層緻密的氧化膜，可保護鈦不受介質腐蝕。因此，鈦在酸性、鹼性、中性鹽水溶液中和氧化性介質中具有很好的穩定性，比現有的不鏽鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性都好。工業純鈦管的套用範圍十分廣泛，工業純鈦管不僅在航天、航空工業中有十分重要的套用，而且已經在化工、石油、輕工、發電等許多工業部門中廣泛套用。由於純工業鈦管具有重量輕、強度大、耐熱性強、耐腐蝕等許多優良特性，被譽為“未來的金屬”，是很有發展前途的一種新型結構材料。
鈦可進行鍛造、軋制、擠壓、衝壓等各種壓力加工，原則上加熱鋼材所採用的設備都可以用於鈦材加熱，要求爐內氣氛保持中性或弱氧化性氣氛，絕不允許使用氫氣加熱。
鈦的屈強比(σ0.2/σb)較高，一般在0.70～0.95之間，變形抗力大，而鈦的彈性模量相對較低，因此鈦材在加工成型時比較困難。 純鈦具有良好的焊接性能，焊縫強度、延性和抗蝕性與母材相差不多。為防止焊接時的污染，須採用鎢極氬氣保護焊。
鈦的切削加工比較困難，主要原因是鈦的摩擦係數大，導熱性差，熱量主要集中在刀尖上，使刀尖很快軟化。同時鈦的化學活性高，溫度升高容易粘附刀具，造成粘結磨損。在切削加工時，應正確選用刀具材料，保持刀具鋒銳，並採用良好的冷卻工藝。
